CN108885067A - 蒸汽腔的制造方法 - Google Patents

Abstract

是在由多个零件装配蒸汽腔后，经过加热至650℃以上的过程而接合所述零件彼此来制造蒸汽腔的方法，前述之中的构成蒸汽腔的框体的零件(2)、(3)由析出硬化型铜合金构成，对于接合后的蒸汽腔的框体不施加塑性加工，对所述析出硬化型铜合金进行时效处理而使之析出硬化。

Description

蒸汽腔的制造方法

技术领域

本发明涉及接合多个零件而制造蒸汽腔(平板状热管)的方法。

背景技术

台式PC、笔记本型PC、平板终端、由智能手机代表的移动电话等所搭载的CPU的工作速度的高速化和高密度化急速进展，来自这些CPU的单位面积的放热量进一步增大。若CPU的温度上升到一定程度的高温，则成为误操作、热失控等的原因，因此从CPU等的半导体装置有效散热成为切实的问题。

作为吸收半导体装置的热，使之发散到大气中的散热零件，可使用热沉。由于对热沉要求高导热性，所以作为原材料使用导热率大的铜、铝等。在台式PC中使用的方法是，将CPU的热传递给设置于热沉上的散热片等，以设置于台式PC框体内的小型风扇排热的方法。

但是，在没有设置风扇的空间的笔记本型PC、平板终端等之中，作为在有限的面积下拥有更高热输送能力的散热零件，能够使用蒸汽腔(平板状热管)。热管通过循环地进行封入内部的制冷剂的蒸发(从CPU吸热)和冷凝(放出吸收的热)，从而相比热沉而发挥着更高的散热特性。另外提出，通过使热管与热沉和风扇这样的散热零件加以组合，从而解决半导体装置的放热问题。

蒸汽腔使管状热管的散热性能进一步提高(参照专利文献1～4)。作为蒸汽腔，为了有效率地进行制冷剂的冷凝和蒸发，与管状热管同样，提出对内面进行表面粗糙化加工、开槽加工或由粉末烧结形成微细孔等。

另外，作为蒸汽腔，提出由外部构件(框体)，和收容固定在外部构件的内部的内部构件构成。为了促进制冷剂的冷凝、蒸发和输送，内部构件在外部构件的内部被配置一个或多个，并被加工成多种形状的翅片、突起、孔洞、狭缝等。这一形式的蒸汽腔，通过如下方式制造，即，将内部构件配置在外部构件的内部之后，由钎焊、扩散接合等的方法将外部构件彼此及外部构件和内部构件一体化接合。在内部装入制冷剂后，蒸汽腔由钎焊等的方法密封。

关于蒸汽腔的制造方法，以如下情况为例，参照图1具体加以说明，即，在矩形的上板构件和下板构件的单侧面上形成多个凹槽、凹凸等的图案，使所述图案形成面为内侧而接合上板构件和下板构件，制造蒸汽腔。所述上板构件和下板构件是构成蒸汽腔的框体的零件，该蒸汽腔不包含内部构件。

(1)作为蒸汽腔的框体的原材料，一般使用无氧铜、磷脱氧铜等的纯铜系的条材。在由纯铜系条材切出的矩形的板材(上板构件和下板构件)的单面形成多个凹槽、凹凸等的图案。在图1A中，显示形成有图案1(斜线部分)的上板构件2(或下板构件3)。

(2)作为形成图案1的手段，利用的是蚀刻加工或用模具进行的冲压加工。蚀刻加工时，只使上板构件2或/和下板构件3的单面的蚀刻预定部分露出，以含有氯化铁溶液的蚀刻液使所述蚀刻预定部分的铜溶解，形成规定的图案。冲压加工时，在上板构件2或/和下板构件3的单面转印模具的表面性状，形成规定形状的图案。

(3)使上板构件2或/和下板构件3的图案形成面处于内侧，将上板构件2和下板构件3重合(图1B)，以此状态接合。该接合由扩散接合或钎焊进行。还有，在上板构件2和下板构件3之间嵌入有喷管(细径管)4，也接合该喷管4。

(4)扩散接合时，如图1C所示，在上板构件2与下板构件3之间施加数N的载荷并加压(参照白色箭头)，在真空或不活泼气氛下通常加热至800℃以上的温度，在此温度下保持30分钟以上。因此，会发生材料的软化、晶粒的粗大化、加压造成的蠕变变形等导致的尺寸变化。预见到该材料的强度降低和尺寸变化，需要预先设定扩散接合前的板厚(形成有图案1的部分和其他的部分这两者)。在扩散接合中，Cu原子在各构件间相互固相扩散，各构件(上板构件2、下板构件3和喷管4)一体化。

(5)由钎焊进行接合时，在还原性气氛或非氧化性气氛下加热，银钎料(BAg)，磷铜钎料(BCuP)等进行钎焊。通常，钎焊处使用银钎料时加热至650℃以上，使用磷铜钎料时加热至750℃以上。作为钎焊方法，可适用现加钎料钎焊(手动钎焊的一种)或预加钎料钎焊(炉中钎焊的一种)，但无论在哪种钎焊方法中，都需要控制钎焊气氛以使蒸汽腔的内部不发生氧化。还有，手动钎焊时，虽然加热至高温的时间短，但蒸汽腔质量小，导热性良好，因此温度上升至钎焊温度，整体软化。炉中钎焊时，虽然有利于气氛的控制，但蒸汽腔高温保持的时间变长，材料整体的软化的程度比手动钎焊更大。

(6)蒸汽腔制造后(接合后)，在真空或减压气氛中，通过喷管4而向蒸汽腔的内部注入工作流体(水等)，密封喷管4。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2004－238672号公报

【专利文献2】日本特开2007－315745号公报

【专利文献3】日本特开2014－134347号公报

【专利文献4】日本特开2015－121355号公报

在蒸汽腔的制造(接合)中，构成蒸汽腔的零件最低也会被加热至650℃以上的温度，因此由耐热性低的纯铜系的材料构成时，容易软化。若构成蒸汽腔的框体的零件(先前的示例中为上板构件2和下板构件3)软化，则运输、处理蒸汽腔，或向半导体装置安装等之时容易变形。这种情况下，由于蒸汽腔的内部形成的图案的形状和尺寸变化，或蒸汽腔的框体出现的凹坑等，导致其与半导体装置之间发生间隙，不能发挥预期的传热性能。

另外，在扩散接合工序中，蒸汽腔的框体因施加于接合部的加压力而变形。具体来说，如图2A、2B所示，上板构件2与下板构件3的接合部因加压力(参照白色箭头)而发生蠕变变形，壁厚减少(t_s→t_f)。另外，上板构件2和下板构件3因加热而膨胀，会向左右方向延伸，另一方面，由于接合部向左右方向的运动受到加压力拘束，所以上板构件2和下板构件3的壁厚薄的部分向内弯曲。其结果是，蒸汽腔的尺寸精度也降低，软化造成的上述问题变得更加严重。

此外，纯铜系的材料被加热到650℃以上的温度时，晶粒容易粗大化，越是贯通板厚(比起板厚晶粒直径大)，晶粒的粗大化也越进展。这种情况下，焊料润湿扩展受到阻碍，或蒸汽腔在使用时，伴随因蒸发、冷凝造成反复的内压变动(应力附加于框体)而来的疲劳现象，导致晶界裂纹发生，其结果指出，有泄漏发生，或在晶界耐腐蚀性降低。

发明内容

本发明其主要目的在于，提供一种蒸汽腔的制造方法，其能够解决蒸汽腔在制造时的上述问题，即使经过接合工序也难以发生框体的软化和蠕变变形等造成的尺寸变化，使之拥有充分的强度和传热性能。另外，其另一目的在于，即使经过接合工序，仍使框体中不发生晶粒的过度粗大化。

本发明的实施方式的蒸汽腔的制造方法，其特征在于，是由多个零件装配蒸汽腔之后，经过加热到650℃以上的过程而接合所述零件彼此而制造蒸汽腔的方法，所述零件之中，构成蒸汽腔的框体的零件由析出硬化型铜合金构成，不对接合后的蒸汽腔的框体施加塑性加工，而是对所述析出硬化型铜合金进行时效处理而使之析出硬化。还有，在本发明的实施方式中，有所述零件只由构成蒸汽腔的框体的零件构成的情况，和还包括其他的零件(所述内部构件)的情况。

作为析出硬化型铜合金，可列举其本身公知的Cu－Ni－Si系、Cu－Fe－P系、Cu－Fe－Ni－P系、Cu－Cr系和Cu－Cr－Zr系等的各铜合金。

根据本发明的实施方式，作为框体的原材料，通过使用析出硬化型铜合金，与使用了纯铜系材料的现有的蒸汽腔相比，即使经过接合工序，也难以发生框体的软化和蠕变变形等造成的尺寸变化。另外，继接合工序之后框体的强度和导电率虽然有所降低，但接着进行时效处理(析出硬化处理)，框体的强度和导电率(导热率)恢复(提高)。因此，能够制造抑制传热性能的降低，拥有更高强度的蒸汽腔，也可以使原材料进一步薄壁化。

另外，根据本发明的实施方式，作为框体的原材料，通过使用析出硬化型铜合金，与使用纯铜系材料的现有的蒸汽腔相比，可抑制框体的晶粒的粗大化。因此，蒸汽腔在使用时的耐泄漏性和耐腐蚀性得到改善，焊料润湿扩展性也得到改善。

附图说明

图1是说明蒸汽腔的制造方法(接合方法)的图，是形成有图案的框体零件(上板构件或下板构件)的立体图(1A)，为了接合而重合在一起的上板构件和下板构件的剖面图(1B)，和蒸汽腔的扩散接合时的剖面图(1C)。

图2是说明蒸汽腔的扩散接合时的上板构件和下板构件的变形的情况的图，是扩散接合的开始时的剖面图(2A)，和结束时的剖面图(2B)。

图3是表示代表性的析出硬化型铜合金的Fe、Sn含量的范围的图。

具体实施方式

以下，对于本发明的实施方式的蒸汽腔的制造方法，更详细地进行说明。

作为适用于蒸汽腔的框体的优选的析出硬化型铜合金，可列出其本身公知的Cu－Fe－P系、Cu－(Ni,Co)－Si系、Cu－(Ni,Co)－P系、Cu－Cr系及Cu－Cr－Zr系的各铜合金。这些析出硬化型铜合金，在高温加热下(蒸汽腔的接合工序)中，软化的程度比作为现有材料的纯铜小，高温加热后的晶粒的粗大化与作为现有材的纯铜相比也得到抑制。另外，这些析出硬化型铜合金，在高温加热后即使不施加塑性加工(不会将作为析出点的塑性应变导入到材料中)而是进行时效处理时，强度和导电率也会恢复(提高)。蒸汽腔的框体，接合工序后虽然不施加塑性加工，但通过使用这些析出硬化型铜合金，即使在接合工序后不施加塑性加工，时效处理后仍具有高的强度(50MPa以上)和导电率(25％IACS以上)。

接合工序后(高温加热后)的时效处理(析出硬化处理)，例如能够由以下的方法实施。关于时效处理的条件(析出温度范围，保持时间)、各合金系等后述。

(1)冷却接合后的蒸汽腔之后，将蒸汽腔整体再加热到析出硬化型铜合金的析出温度范围，在同温度范围内保持一定时间使之析出硬化。这种情况下，优选在接合后的蒸汽腔还是高温的期间以水冷等进行急冷，或将接合后的蒸汽腔再加热到固溶化温度后急冷，预先使析出硬化型铜合金固溶化。

(2)使接合后的蒸汽腔，在从高温冷却的途中，于析出温度范围保持一定时间，使析出硬化型铜合金进行析出硬化。蒸汽腔可以保持在所述析出温度范围内的固定温度，也可以在所述析出温度范围内继续冷却。

(3)上述(2)的工序后，再进行上述(1)的再加热，使析出硬化型铜合金发生析出硬化。

接着，对于各合金系进行说明。

(Cu－Fe－P系)

(1)作为Cu－Fe－P系的铜合金的例子，可列举含有Fe：0.07～0.7质量％、P：0.2质量％以下的铜合金。该铜合金的基本组成除了Fe和P以外，由Cu和不可避免的杂质构成，根据需要含有后述的合金元素。

如果是这一铜合金，则通过在高温加热(蒸汽腔的接合工序)后进行时效处理，能够达成0.2％屈服强度值为100MPa以上，及导电率为50％IACS以上(作为合金元素含有Sn时，为45％IACS以上)。另外，通过使Fe含量为0.25质量％以上，能够将高温加热(蒸汽腔的接合工序)后的平均晶粒直径抑制在50μm以下。时效处理可列举在350～600℃的温度范围，保持5分钟～10小时的条件。

在此铜合金中，Fe作为Fe单质或作为Fe－P化合物析出，具有使时效处理后的铜合金板的强度和导电率提高的作用。没有作为Fe－P化合物析出的Fe作为Fe单质析出，特别是Fe含量为0.4质量％以上时，作为Fe单质析出的Fe的量增加。Fe含量低于0.07质量％时，高温加热和时效处理后的0.2％屈服强度不足，若Fe含量高于0.7质量％，则高温加热和时效处理后的导电率无法提高。因此，Fe含量为0.07～0.7质量％。Fe含量的下限优选为0.15质量％，上限优选为0.65质量％。

P通过脱氧作用减少铜合金中包含的氧量，具有在含氢的还原气氛中加热蒸汽腔时防止氢脆性的作用。另外，固溶后的P加热至析出温度，形成Fe－P化合物而使铜合金的强度、耐热性和导电率提高。为了使Fe－P化合物析出，P含量需要为0.005质量％以上。但是，若P的含量高于0.2质量％，则热轧铸块时发生裂纹，不能进行之后的加工，由此，P含量的上限值为0.2质量％。

为了上述作用，P的含量需要达到一定程度，但另一方面，无助于Fe－P化合物的析出的P的含量，优选在通过防止氢脆性的范围内尽可能少。从这一点出发，Fe的含量(质量％)与P的含量(质量％)的比[Fe]/[P]，优选在2～5的范围内。[Fe]/[P]的下限值，更优选为2.5，进一步优选为3.0，[Fe]/[P]的上限值，更优选为4.5，进一步优选为4.0。

上述铜合金中，根据需要，在不损害高温加热和时效处理后的导电率的范围内，含有下述(a)～(c)所示的合金元素(或合金元素群)的一种或两种以上。(a)Sn：0.006～1.1质量％，(b)Zn：1.5质量％以下，(c)Mn：0.1质量％以下、Mg：0.2质量％以下、Si：0.2质量％以下、Al：0.2质量％以下、Cr：0.2质量％以下、Ti：0.1质量％以下、Zr：0.05质量％以下之中的一种或两种以上，合计0.5质量％以下。

Sn具有使铜合金的强度提高的作用。上述铜合金含Sn时，Fe、Sn含量为图3所示的点A(0.1,0.006)、点B(0.5,0.006)、点C(0.05,1.1)、点D(0.05,0.05)所包围的范围内(含边界线上)。这时的Fe含量的下限值优选为0.07质量％，更优选为0.15质量％。另外，Sn含量的下限值优选为0.01质量％，更优选为0.02质量％，上限值优选为0.5质量％，更优选为0.4质量％。

Zn具有改善铜合金的焊料耐热剥离性和镀Sn耐热剥离性的作用。但是，若Zn的含量高于1.5质量％，则焊料润湿性降低，导电率也降低，因此Zn的含量为1.5质量％以下。Zn的含量的上限值优选为0.7质量％，更优选为0.5质量％。另一方面，为了改善耐热剥离性，Zn的含量的下限值优选为0.01质量％，更优选为0.05质量％，进一步优选为0.1质量％。

Mn、Mg、Si、Al、Cr、Ti、Zr，具有使铜合金的强度和耐热性提高的作用。Mn、Mg、Si、Al即使少量含有，仍会使铜合金的导电率降低，因此分别使上限值为Mn：0.1质量％，Mg：0.2质量％，Si：0.2质量％，Al：0.2质量％。Cr、Ti、Zr容易形成数μm～数10μm左右的氧化物系、硫化物系等的夹杂物，经过冷轧而能够在所述夹杂物与母材之间形成间隙，所述夹杂物存在于表面时，使铜合金的耐腐蚀性降低。因此，Cr、Ti、Zr的上限值为，Cr：0.2质量％，Ti：0.1质量％，Zr：0.05质量％。另外，若Mn、Mg、Si、Al、Cr、Ti、Zr之中多种元素包含在铜合金中，其合计含量高于0.5质量％，则铜合金的导电率降低。因此，这些元素的合计含量为0.5质量％以下。另一方面，这些元素的一种或两种以上的合计含量的下限值优选为0.01质量％，更优选为0.02质量％，进一步优选为0.03质量％。

上述组成的铜合金(条)，例如，通过热轧铸块后，反复经一次或两次以上的冷轧和热处理(时效处理)而制造。由以下的条件制造的铜合金，0.2％屈服强度为150MPa以上，延伸率为5％以上，以及具有优异的弯曲加工性。另外，高温加热(850℃×30分钟)后，具有40MPa以上的0.2％屈服强度，接着经时效处理后，具有100MPa以上的0.2％屈服强度，50％IACS以上(含Sn时为45％IACS以上)的导电率。此外，高温加热(850℃×30分钟)造成的晶粒的粗大化得到抑制，高温加热后的平均晶粒直径可抑制在50μm以下。

熔炼、铸造能够通过连续铸造、半连续铸造等的通常的方法进行。还有，作为铜熔炼原料，优选使用S、Pb、Bi、Se、As的含量少的。另外，注意到被覆于铜合金熔融金属的木炭的红热化(除去水分)、基体金属、废料、流槽、铸模的干燥和熔融金属的脱氧等，优选降低O、H。优选对于铸块进行均质化处理，均质化处理中，优选在铸块内部的温度到达800℃后，保持30分钟以上。均质化处理的保持时间更优选为1小时以上，进一步优选为2小时以上。

均质化处理后，以800℃以上的温度开始热轧。优选热轧在600℃以上的温度结束，从这一温度通过水冷等的方法急冷，以使热轧材不会形成粗大的Fe或Fe－P析出物。若热轧后的急冷开始温度比600℃低，则形成粗大的Fe－P析出物，组织容易变得不均匀，铜合金板(制品板)的强度降低。

热轧后，(a)将热轧材冷轧至制品厚度，进行时效处理，(b)对于热轧材进行冷轧和时效处理，再冷轧至制品厚度，或(c)在所述(b)之后进行低温退火(延展性的恢复)。

时效处理(析出处理)，在以加热温度300～600℃左右，保持0.5～10小时的条件下进行。该加热温度低于300℃时，析出量少，若高于600℃，则析出物容易粗大化。加热温度的下限优选为350℃，上限优选为580℃。时效处理的保持时间，根据加热温度适宜选择，在0.5～10小时的范围内进行。该保持时间在0.5小时以下时，析出不充分，即使超过10小时，析出量也是饱和，生产率降低。保持时间的下限优选为1小时，更优选为2小时。

(2)作为Cu－Fe－P系的其他例子，能够列举含有Fe：1.0～2.4质量％、P：0.005～0.1质量％以下的铜合金。该铜合金的基本组成除了Fe和P以外，由Cu和不可避免的杂质构成，根据需要含有后述的合金元素。

如果是这一铜合金，则在高温加热(蒸汽腔的接合工序)后进行时效处理，能够达成0.2％屈服强度值110MPa以上，以及导电率50％IACS以上。另外，能够将高温加热(蒸汽腔的接合工序)后的平均晶粒直径抑制在50μm以下。时效处理中，可列举在350～600℃的温度范围保持5分钟～10小时的条件。

在此铜合金中，Fe作为Fe单质或与P形成化合物而析出，具有使时效处理后的铜合金板的强度和导电率提高的作用。但是，Fe含量低于1.0质量％时，高温加热和时效处理后的0.2％屈服强度不足。另一方面，若Fe含量高于2.4质量％，则高温加热和时效处理后的强度的提高比例饱和，另外，在熔炼铸造工序中形成粗大的Fe晶化物，在之后的加工工序中难以使之消失。粗大的Fe晶化物使耐腐蚀性、弯曲加工性、镀覆性等降低。因此，Fe含量为1.0～2.4质量％。Fe含量的下限优选为1.2质量％，上限优选为2.2质量％。

P利用脱氧作用减少铜合金中所含的氧量，具有防止在含氢的还原气氛中加热散热零件时的氢脆性的作用。用于防止氢脆化所需要的P含量为0.005质量％以上。另外，固溶的P使铜合金的导电率降低，但通过加热至析出温度，会形成Fe－P化合物，由此，铜合金的强度、耐热性和导电率提高。但是，若P的含量高于0.1质量％，则固溶的P的量增加，导电率降低。因此，P的含量为0.005～0.1质量％。

上述铜合金中，根据需要，在不损害高温加热和时效处理后的导电率的范围内，含有下述(a)～(c)所示的合金元素(或合金元素群)的一种或两种以上。(a)Zn：2.0质量％以下，(b)Sn：0.005～0.5质量％，(c)Mn、Mg、Si、Al、Cr、Ti、Zr、Ni、Co之中的一种或两种以上，合计0.5质量％以下。

Zn出于与前述(1)所述的铜合金中的Zn相同的理由，根据需要被添加。Zn的含量的上限值优选为0.7质量％，更优选为0.5质量％。另外，另一方面，Zn含量的下限值优选为0.01质量％，更优选为0.05质量％，进一步优选为0.1质量％。

Sn在铜合金母相中固溶，具有使铜合金的强度提高的作用。另外，Sn的添加对于提高耐应力松弛特性也有效。若蒸汽腔的使用环境达到80℃或更高，则框体发生蠕变变形，与CPU等的热源的接触面变小，散热性降低，但通过使耐应力松弛特性提高，则抑制这一现象。为了得到强度和耐应力松弛特性的提高的效果，Sn含量为0.005质量％以上，优选为0.01质量％以上，更优选为0.02质量％以上，进一步优选为0.05质量％以上。另一方面，若Sn的含量高于0.5质量％，则高温加热和时效处理后的铜合金板的导电率降低。因此，Sn的含量为0.5质量％以下。

Mn、Mg、Si、Al、Cr、Ti、Zr、Ni、Co，具有使铜合金的强度和耐热性提高的作用，因此可根据需要添加其一种或两种以上。但是，若这些元素的一种或两种以上的合计含量高于0.5质量％，则导电率降低。这些元素的一种或两种以上的合计含量的下限值优选为0.01质量％，更优选为0.02质量％，进一步优选为0.03质量％。

上述组成的铜合金(条)，例如，能够通过与前述(1)的铜合金相同的制造方法制造。以此制造方法制造的铜合金，0.2％屈服强度为150MPa以上，延伸率为5％以上，以及具有优异的弯曲加工性。另外，高温加热(850℃×30分钟)后，具有40MPa以上的0.2％屈服强度，接着进行时效处理后，具有110MPa以上的0.2％屈服强度，50％IACS以上的导电率。另外，因高温加热(850℃×30分钟)造成的晶粒的粗大化得到抑制，高温加热后的平均晶粒直径可抑制在50μm以下。

(Cu－(Ni,Co)－Si系)

作为Cu－(Ni,Co)－Si系的铜合金的例子，能够列举含有Ni和Co的一种或两种为1.0～4.0质量％，Si为0.2～1.2质量％，Ni和Co的合计含量与Si的含量的比[Ni+Co]/[Si]在3.5～5这一范围的铜合金。该铜合金的基本组成除了Ni或/和Co与Si以外，由Cu和不可避免的杂质构成，根据需要含有后述的合金元素。

如果是这种铜合金，则高温加热(蒸汽腔的接合工序)后通过进行时效处理，能够达成0.2％屈服强度值在300MPa以上，以及导电率在25％IACS以上。时效处理可列举在350～600℃的温度范围保持5分钟～10小时的条件。

在此铜合金中，Ni和Si生成Ni₂Si析出物，使铜合金的强度提高。但是，Ni含量低于1.0质量％或Si含量低于0.2质量％时，这一效果小。另一方面，若Ni含量高于4.0质量％或Si含量高于1.2质量％，则铸造时Ni或Si晶化或析出，热间加工性降低。因此，Ni含量为1.0～4.0质量％，Si含量为0.2～1.2质量％。Ni含量的下限值优选为1.1质量％，上限值优选为3.9质量％。

在此铜合金中，能够将Ni的一部分或全部替换成Co。

总之，Ni和Co的合计含量[Ni+Co]与Si含量[Si]的比[Ni+Co]/[Si]低于3.5或高于5时，过剩的Ni(和/或Co)或Si固溶，导电率降低。因此，所述含量比[Ni+Co]/[Si]为3.5～5。

上述铜合金中，根据需要，在不损害高温加热和时效处理后的导电率的范围内，含有下述(a)～(c)所示的合金元素(或合金元素群)的一种或两种以上。(a)Sn：0.005～1.0质量％或/和Mg：0.005～0.2质量％，(b)Zn：2.0质量％，(c)Al、Mn、Cr、Ti、Zr、Fe、P、Ag之中的一种或两种以上，合计0.5质量％以下。

Sn在铜合金母相中固溶而具有使铜合金的强度提高的作用。另外，Sn的添加对于提高耐应力松弛特性也有效。若蒸汽腔的使用环境达到80℃或更高，则框体发生蠕变变形，与CPU等的热源的接触面变小，散热性降低，但通过使耐应力松弛特性提高，能够抑制这一现象。为了得到强度和耐应力松弛特性的提高的效果，Sn含量为0.005质量％以上，优选为0.01质量％以上，更优选为0.02质量％以上。另一方面，若Sn含量高于1.0质量％，则使铜合金板的弯曲加工性降低，且使时效处理后的导电率降低。因此，Sn含量为1.0质量％以下，优选为0.6质量％以下，更优选为0.3质量％以下。

Mg与Sn同样，在铜合金母相中固溶而具有使铜合金的强度和耐应力松弛特性提高的作用。为了得到强度和耐应力松弛特性的提高效果，Mg含量为0.005质量％以上。另一方面，若Mg含量高于0.2质量％，则使铜合金的弯曲加工性降低，且使时效处理后的导电率降低。因此，Mg含量为0.2质量％以下，优选为0.15质量％以下，更优选为0.05质量％以下。

Zn具有改善铜合金的焊料耐热剥离性和镀Sn耐热剥离性的作用。但是，若Zn的含量高于2.0质量％，则焊料润湿性降低，因此Zn的含量为2.0质量％以下。Zn的含量的上限值优选为0.7质量％以下，更优选为0.5质量％以下。另一方面，Zn含量低于0.01质量％时，耐热剥离性的改善不充分，Zn的含量优选为0.01质量％以上。Zn含量的下限值更优选为0.05质量％，进一步优选为0.1质量％。

Al、Mn、Cr、Ti、Zr、Fe、P、Ag具有使铜合金的强度和耐热性提高的作用。但是，若这些元素的一种或两种以上的合计含量高于0.5质量％，则导电率降低。这些元素的一种或两种以上的合计含量的下限值优选为0.01质量％，更优选为0.02质量％，进一步优选为0.03质量％。

上述组成的铜合金(条)，作为标准的制造方法，是对于铸块进行均热处理，热轧之后，以冷轧、伴随固溶化的再结晶处理、冷轧、析出处理的工序被制造。由以下的条件制造的铜合金，0.2％屈服强度在300MPa以上，并具有优异的弯曲加工性。另外，通过在高温加热(850℃×30分钟)后进行时效处理，会具有300MPa以上的0.2％屈服强度，25％IACS以上的导电率。

熔炼、铸造和均质化处理，与Cu－Fe－P系的铜合金同样地进行。

均质化处理后，以800℃以上的温度开始热轧。优选热轧在600℃以上的温度结束，从这一温度通过水冷等的方法进行急冷，以使热轧材不会形成粗大的(Ni,Co)－Si析出物。若热轧后的急冷开始温度比600℃低，则形成粗大的(Ni,Co)－Si析出物，组织容易变得不均匀，铜合金板(制品板)的强度降低。

通过热轧后的冷轧，对铜合金施加一定的应变，继续进行再结晶处理后，能够得到具有希望的再结晶组织(微细的再结晶组织)的铜合金。该冷轧的加工率优选为5～35％。

伴随固溶化的再结晶处理，以在650～950℃，优选在670～900℃保持3分钟以下的条件进行。铜合金中的Ni、Co、Si的含量少时，优选在上述温度范围内的较低温区域进行，Ni、Co、Si的含量多，优选在上述温度范围内的较高温区域进行。通过此再结晶处理，能够使Ni、Co、Si在铜合金母材中固溶，并且能够形成弯曲加工性良好的再结晶组织(晶粒直径为1～20μm)。若该再结晶处理的温度比650℃低，则Ni、Co、Si的固溶量变少，强度降低。另一方面，若再结晶处理的温度高于950℃或处理时间超过3分钟，则再结晶晶粒粗大化。

伴随固溶化的再结晶处理后，(a)进行冷轧和时效处理，(b)在冷轧和时效处理后，再冷轧至制品厚度，或在(c)所述(b)之后进行低温退火(延展性的恢复)。时效处理(析出处理)以与Cu－Fe－P系的铜合金同样的条件进行即可。

(Cu－(Ni,Co)－P系)

作为Cu－(Ni,Co)－P系的铜合金的例子，能够列举含有Ni：0.2～1.0质量％或/和Co：0.05～1.0质量％，和P：0.03～0.2质量％的铜合金。该铜合金的基本组成除了Ni或/和Co和P以外，由Cu和不可避免的杂质构成，根据需要含有Fe和后述的其他的合金元素。在该铜合金中，Ni、Co和Fe的合计含量[Ni+Co+Fe]为0.3～1.0质量％的范围，Ni、Co和Fe的合计含量与P的含量的比[Ni+Co+Fe]/[P]为2～10的范围。

如果是这种铜合金，则在高温加热(蒸汽腔的接合工序)后进行时效处理，能够达成0.2％屈服强度值120MPa以上，导电率40％IACS以上。时效处理可列举在350～600℃的温度范围保持5分钟～10小时的条件。

Ni、Co、Fe与P之间生成P化合物((Ni,Co,Fe)－P化合物)，使铜合金的强度和耐应力松弛特性提高。还有，上述(Ni,Co,Fe)－P化合物中，包含Ni－P、Co－P、Fe－P和含有Fe、Ni、Co之中两种以上的M－P化合物。

Ni、Co、Fe的合计含量[Ni+Co+Fe]低于0.3质量％，或P含量低于0.03质量％时，P化合物的析出量少，使铜合金的强度和耐应力松弛特性提高的效果小。另一方面，若[Ni+Co+Fe]高于1.0质量％或P含量[P]高于0.2质量％，则粗大的氧化物、晶化物、析出物等生成，热加工性降低，且铜合金的强度、耐应力松弛特性、弯曲加工性降低。另外，Ni、Co、Fe、P的固溶量增加，铜合金的导电率降低。因此，[Ni+Co+Fe]为0.3～1.0质量％，P含量为0.03～0.2质量％

另外，Ni、Co、Fe各自的含量，分别低于0.2质量％、低于0.05质量％、低于0.05质量％时，使铜合金板的强度和耐应力松弛特性提高的效果小。因此，Ni、Co、Fe的含量的下限值分别为0.2质量％、0.05质量％、0.05质量％。

Ni、Co和Fe的合计含量与P含量的比[Ni+Co+Fe]/[P]低于2或高于10时，过剩的Ni、Co、Fe或P固溶，导电率降低。因此，含量比[Ni+Co+Fe]/[P]为2～10。[Ni+Co+Fe]/[P]的下限值优选为2.2，上限值优选为9.5。

上述铜合金中，根据需要，在不损害高温加热和时效处理后的导电率的范围内，含有下述(a)～(c)所示的合金元素(或合金元素群)的一种或两种以上。(a)Sn：0.005～1.0质量％或/和Mg：0.005～0.2质量％，(b)Zn：1.0质量％以下，(c)Si、Al、Mn、Cr、Ti、Zr、Ag之中的一种或两种以上，合计0.5质量％以下。

Sn在铜合金母相中固溶，具有使铜合金的强度提高的作用。另外，Sn的添加对于耐应力松弛特性的提高也有效。若蒸汽腔的使用环境达到80℃或更高，则框体发生蠕变变形，与CPU等的热源的接触面变小，散热性降低，但通过使耐应力松弛特性提高，能够抑制这一现象。为了得到强度和耐应力松弛特性的提高的效果，Sn含量为0.005质量％以上，优选为0.01质量％以上，更优选为0.02质量％以上。另一方面，若Sn含量高于1.0质量％，则使铜合金板的弯曲加工性降低，且使时效处理后的导电率降低。因此，Sn含量为1.0质量％以下，优选为0.6质量％以下，更优选为0.3质量％以下。

Mg与Sn同样，在铜合金母相中固溶，具有使铜合金的强度和耐应力松弛特性提高的作用。为了得到强度和耐应力松弛特性的提高的效果，Mg含量为0.005质量％以上。另一方面，若Mg含量高于0.2质量％，则使铜合金板的弯曲加工性降低，且使时效处理后的导电率降低。因此，Mg含量为0.2质量％以下，优选为0.15质量％以下，更优选为0.05质量％以下。

Zn具有改善铜合金的焊料耐热剥离性和镀Sn耐热剥离性的作用。但是，若Zn的含量高于1.0质量％，则焊料润湿性降低，因此Zn的含量为1.0质量％以下。Zn的含量优选为0.7质量％以下，更优选为0.5质量％以下。另一方面，Zn含量低于0.01质量％时，耐热剥离性的改善不充分，Zn的含量优选为0.01质量％以上。Zn含量更优选为0.05质量％以上，进一步优选为0.1质量％以上。

Si、Al、Mn、Cr、Ti、Zr、Ag具有使铜合金的强度和耐热性提高的作用。但是，若这些元素的含量多，则铜合金的导电率降低，因此这些元素的一种或两种以上的合计含量限制在0.5质量％以下。这些元素的一种或两种以上的合计含量的下限值优选为0.01质量％，更优选为0.02质量％，进一步优选为0.03质量％。

上述组成的铜合金(条)，作为标准的制造方法，是在对铸块进行均热处理，并热轧后，以冷轧、伴随固溶化的再结晶处理、冷轧、析出处理的工序被制造。各工序的条件，按照与Cu－(Ni,Co)－Si系的铜合金同样的条件进行即可。以此条件制造的铜合金，其0.2％屈服强度为300MPa以上，并具有优异的弯曲加工性。另外，通过在高温加热(850℃×30分钟)后进行时效处理，将具有120MPa以上的0.2％屈服强度，40％IACS以上的导电率。

(Cu－Cr系)

作为Cu－Cr系的铜合金的例子，能够列举含有Cr：0.15～0.6质量％，含有Si：0.005～0.15质量％和Ti：0.005～0.15质量％的一种或两种，合计0.01～0.3质量％的铜合金。该铜合金的基本组成除了Cr、与Si或/和Ti以外，由Cu和不可避免的杂质构成，根据需要含有后述的合金元素。

该铜合金，在高温加热(蒸汽腔的接合工序)后不进行塑性加工而进行时效处理时，能够使强度和导电率恢复，但其恢复量比前述的析出硬化型铜合金小。即便如此，也能够达成0.2％屈服强度值60MPa以上，和导电率45％IACS以上。另一方面，含有Cr、Si、Ti等的析出粒子在高温加热中残存，其抑制因二次再结晶带来的晶粒的粗大化，可抑制晶粒的粗大化。因此，该铜合金能够将高温加热(蒸汽腔的接合工序)后的平均晶粒直径抑制在50μm以下。还有，优选高温加热后进行急冷(水冷等)。时效处理中，可列举在350～550℃的温度范围保持5分钟～10小时的条件。

在此铜合金中，Cr在铜合金母相中作为Cr、Cr－Si化合物或Cr－Ti－Si化合物析出，使时效处理后的铜合金的强度和导电率提高。另外，Cr即使在700℃以上的温度下，向Cu中的固溶量也小，在高温加热(蒸汽腔的接合工序)中能够防止晶粒的粗大化。但是，Cr含量低于0.15质量％时，所述效果不足。另一方面，若Cr含量高于0.6质量％，则粗大的Cr和Cr化合物发生，使铜合金的弯曲加工性降低。因此，Cr含量为0.15～0.6质量％。Cr的下限值优选为0.2质量％，更优选为0.25质量％。另外，Cr的上限值优选为0.5％，更优选为0.45质量％。还有，为了在850℃以上的高温下有效地防止结晶粒的粗大化，优选Cr的含量为0.25质量％以上。

Si和Ti在铜合金母相中作为Cr－Si化合物或Cr－Ti－Si化合物析出，使铜合金的强度和导电率提高。另外，使铜合金的耐热性提高，能够防止高温加热(蒸汽腔的接合工序)时的晶粒的粗大化。但是，Si含量低于0.005质量％，Ti含量低于0.005质量％，或Si和Ti的合计含量低于0.01质量％时，所述效果小。另一方面，若Si或Ti的含量高于0.15质量％，或Si和Ti的合计含量高于0.3质量％，则铜合金母材中粗大的Cr－Si化合物或Cr－Ti－Si化合物增加，使弯曲加工性降低。因此，Si含量为0.005～0.15质量％，Ti含量为0.005～0.15质量％，Si和Ti的合计含量为0.01～0.3质量％的范围。Si含量和Ti含量的下限值分别优选为0.01％，上限值分别优选为0.1质量％。

上述铜合金中，根据需要，在0.01～0.3质量％的范围含Zn、Mg、Mn、Al、Ag、Ni、Fe、Co、P中的一种或两种以上。这些元素使铜合金的强度提高，但合计含量低于0.01质量％时，此效果不充分，另外若高于0.3质量％，则导电率降低。因此，这些元素的一种或两种以上的合计含量为0.01～0.3质量％。

上述组成的铜合金(条)，是在对铸块进行均质化处理和热轧后，进行冷轧，再进行时效处理而制造。由以下的条件制造的铜合金，0.2％屈服强度为300MPa以上，延伸率为5％以上，以及具有优异的弯曲加工性。另外，在高温加热(850℃×30分钟)后，具有40MPa以上的0.2％屈服强度，接着进行时效处理后，会具有60MPa以上的0.2％屈服强度，45％IACS以上的导电率。此外，高温加热(850℃×30分钟)造成的晶粒的粗大化受到抑制，高温加热后的平均晶粒直径可抑制在50μm以下。

均质化处理以在800～1000℃的温度保持1～10小时的条件进行。

均质化处理后，以800℃以上的温度开始热轧，加工率为50～90％左右，从700℃以上由水冷等的方法进行急冷。

热轧后的冷轧，以加工率50～99％进行。

时效处理以在350～550℃的温度保持30分钟～10小时的条件进行。

时效处理后，根据需要，也可以进行加工率5～30％的冷轧，接着进行去应力退火。

另外，在上述工序的热轧后的冷轧与时效处理之间，能够根据需要，夹入固溶化处理和冷轧。这种情况下，优选热轧后的冷轧以加工率50～95％进行，固溶化处理以在700～900℃的温度保持5秒～3分钟的条件进行，继而以加工率50～95％进行冷轧。

(Cu－Cr－Zr系)

作为Cu－Cr－Zr系的铜合金的例子，能够列举含有Cr：0.15～0.6质量％和Zr：0.005～0.15质量％的铜合金。该铜合金的基本组成除了Cr和Zr以外，由Cu和不可避免的杂质构成，根据需要含有后述的合金元素。

该铜合金与先前列举的Cu－Cr系的铜合金同样，在高温加热(蒸汽腔的接合工序)后不进行塑性加工，而是进行时效处理时，能够使强度和导电率恢复，但其恢复量比前述的其他析出硬化型铜合金小。即便如此，也能够达成0.2％屈服强度值为60MPa以上，和导电率为45％IACS以上。另一方面，含有Cr、Zr等的析出粒子在高温加热中残存，其抑制因二次再结晶造成的晶粒的粗大化，可抑制晶粒的粗大化。因此，该铜合金能够将高温加热(蒸汽腔的接合工序)后的平均晶粒直径抑制在50μm以下。还有，优选高温加热后进行急冷(水冷等)。时效处理可列举在350～550℃的温度范围保持5分钟～10小时的条件。

在此铜合金中，Cr的添加理由，与先前列举的Cu－Cr系的铜合金同样。

Zr在铜合金母相中作为Zr－Cu化合物析出，使铜合金的强度和导电率提高。另外，由于Zr向Cu的固溶量非常小，所以能够防止高温加热(蒸汽腔的接合工序)时的晶粒的粗大化。但是，Zr含量低于0.005质量％时，所述效果小。另一方面，若Zr的含量高于0.15质量％，则粗大的Zr化合物发生，使弯曲加工性降低。因此，Zr的含量为0.005～0.15质量％。Zr的下限值优选为0.01质量％，更优选为0.015质量％。Zr的上限值优选为0.1质量％，更优选为0.08质量％。还有，为了在850℃以上的温度下有效地防止晶粒的粗大化，优选使Zr的含量为0.015质量％以上。

上述铜合金中，根据需要，在不损害高温加热和时效处理后的导电率的范围内，含有下述(a)、(b)所示的合金元素(或合金元素群)的一种或两种以上。(a)Si：0.005～0.15质量％和Ti：0.005～0.15质量％的一种或两种，合计0.01～0.3质量％，(b)从Zn、Mg、Mn、Al、Ag、Ni、Fe、Co、Si、P中选择的一种或两种以上的元素，合计0.01～0.3质量％。

上述组成的铜合金(条)，能够以先前列举的Cu－Cr系的铜合金同样的工序和条件制造，0.2％屈服强度为300MPa以上，延伸率为5％以上，及具有优异的弯曲加工性。另外，在高温加热(850℃×30分钟)后，具有40MPa以上的0.2％屈服强度，接着在时效处理之后，会具有60MPa以上的0.2％屈服强度，45％IACS以上的导电率。此外，可抑制因高温加热(850℃×30分钟)造成的晶粒的粗大化，高温加热后的平均晶粒直径可抑制在50μm以下。

【实施例1】

铸造表1所示的铜合金，分别以先前说明的制造方法，制造厚度0.40mm的铜合金条。在表1中，No.1、2是Cu－Fe－P系，No.3～5是Cu－(Ni,Co)－Si系，No.6是Cu－(Ni,Co)－P系，No.7是Cu－Cr系，No.8是Cu－Cr－Zr系，No.9是现有例的OFC(Oxygen－Free Copper)。

以制造的各铜合金条为供试材，按下述要领测量0.2％屈服强度、延伸率和导电率。

对于从制造的各铜合金条上提取的板，实施相当于蒸汽腔的接合工序中加热的850℃×30分钟的加热后水冷。以水冷后的板为供试材，以相同的要领测量0.2％屈服强度和导电率。

另外，对于从制造的各铜合金条上提取的板，实施相当于蒸汽腔的接合工序中加热的850℃×30分钟的加热后水冷，接着实施500℃×2小时的时效处理(析出硬化处理)。以时效处理后的板作为供试材，按相同的要领测量0.2％屈服强度和导电率，另外按下述要领测量平均晶粒直径。

以上的结果显示在表2中。

(0.2％屈服强度、延伸率的测量)

从各供试材上，使纵长方向为轧制平行方向而切下JIS5号拉伸试验片，依据JIS－Z2241实施拉伸试验，测量屈服强度和延伸率。屈服强度是相当于永久伸长0.2％的抗拉强度。

(导电率的测量)

导电率的测量，依据JIS－H0505所规定的有色金属材料导电率测量法，以使用了双电桥的四端子法进行。

(平均晶粒直径的测量)

观察供试材的板表面，用光学显微镜取得组织照片。平均晶粒直径的测量使用切断法，使线段的方向为压延方向平行的方向，在组织照片上引4条线段，每一条的长度250μm，将对于各个线段求得的结晶粒度的算术平均作为平均晶粒直径。

【表1】

【表2】

若看表1、2，则作为现有例的OFC的No.9，相当于蒸汽腔的接合工序的850℃×30分钟的加热后的0.2％屈服强度为38MPa，软化严重。另外，相当于时效处理的500℃×2小时的加热后的0.2％屈服强度也为38MPa，0.2％屈服强度没有恢复。此外晶粒粗大化，能够推测出贯通板厚的晶界存在的可能性。

相对于此，No.1～8是析出硬化型铜合金，虽然经850℃×30分的加热而软化，但即便如此，0.2％屈服强度均高于50MPa。另外，通过500℃×2小时的加热，0.2％屈服强度和导电率恢复，特别是0.2％屈服强度显示出No.9的2倍以上的值。晶粒的粗大化也得到抑制，平均晶粒直径均比No.9小，特别是No.1、2、7、8，平均晶粒直径显著地小。

【实施例2】

铸造表1的No.1、3、6、9所示的组成的铜合金，分别以先前说明的制造方法制造厚度1.0mm的铜合金条。以制造的铜合金条为供试材，按下述要领测量高温时的0.2％屈服强度。其结果是显示在表3中。还有，表3的No.1A、3A、6A、9A，意思是板厚1.0mm，合金组成分别与表1的No.1、3、6、9的组成一致的铜合金条。

(高温时的0.2％屈服强度的测量)

从供试材上，使纵长方向为轧制平行方向而切下JIS5号拉伸试验片，在表3所示的各温度下保持30分钟后，在同温度下，依据JISZ2241的规定进行拉伸试验，测量0.2％屈服强度。试验气氛在Ar气流中，防止试验片的氧化。

【表1】

若看表3，则现有例的No.9A的0.2％屈服强度，在700℃以上非常低。相对于此，析出硬化型铜合金的No.1A、3A、6A的0.2％屈服强度，在700℃是No.9的5倍以上，在800℃是No.9的2倍以上，在900℃比No.9大，在高温下强度比较高，可知经蒸汽腔的接合工序的加热难以变形。

本申请伴随以申请日为2016年3月23日的日本国专利申请，专利申请第2016－059253号为基础申请的优先权主张。专利申请第2016－059253号通过参照被编入本说明书。

【符号的说明】

2 上板构件

3 下板构件

Claims (1)

1.一种蒸汽腔的制造方法，其特征在于，是由多个零件装配蒸汽腔后，经过加热至650℃以上的过程而接合所述零件彼此来制造蒸汽腔的方法，所述零件之中的构成蒸汽腔的框体的零件由析出硬化型铜合金构成，不对接合后的蒸汽腔的框体施加塑性加工，而对所述析出硬化型铜合金进行时效处理而使之析出硬化。